郑大付永柱Adv. Sci.: 蒽醌偶联紫精复合物实现锂有机电池的可逆六电子存储

具有氧化还原活性离子对的有机化合物作为高性能可充电电池的电极材料，由于具有合成可调性、高理论容量和低溶解度的特性而受到越来越多的关注。

在此，郑州大学付永柱教授等人报道了一种双氧化还原离子型乙基紫精二蒽醌-2-磺酸盐（EV-AQ₂），它由蒽醌-2-磺酸盐（AQ^–）与乙基紫精（EV²⁺）部分偶联而成。当其作为有机锂电池正极材料时，可提供多个可逆活性位点。

将独特的π框架AQ^–创新性地引入到EV²⁺结构中，可以增强分子之间的相互作用。与 EV-Br₂和Na-AQ材料相比，所获得的EV-AQ₂材料在1.7~3.0 V之间的2 M LiTFSI/G4系统中表现出令人印象深刻的高循环稳定性和出色的倍率性能。

图1. EV-AQ₂复合材料的合成路线

EV-AQ₂在0.1 C倍率下表现出199.2 mAh g^-1的高初始容量，这对应于来自一对氧化还原对EV²⁺/EV⁰的两个电子和来自两个氧化还原活性AQ^–阴离子的四个电子的转移，即EV-AQ₂每个化学式单位可以存储总共六个电子。

值得注意的是，EV-AQ₂还显示出显著改善的循环性，在0.5 C下容量保持率为89%，库仑效率在120次循环中接近100%。此外，作者通过原位FTIR证明了其可逆充电/放电机制。这项研究表明AQ^–进入具有多个氧化还原位点的 EV²⁺支架在开发高能量密度有机可充电电池方面很有前景。

图2. EV-Br₂、Na-AQ和EV-AQ₂正极材料的电化学性能

Biredox-Ionic Anthraquinone-Coupled Ethylviologen Composite Enables Reversible Multielectron Redox Chemistry for Li-Organic Batteries, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103632

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郑大付永柱Adv. Sci.: 蒽醌偶联紫精复合物实现锂有机电池的可逆六电子存储

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